供用电

特别策划

  • 直流配用电系统运行控制关键技术与应用

    孙媛媛;孙凯祺;

    <正>随着分布式能源及电动汽车、直流建筑等柔性负荷的广泛接入,传统配用电系统源侧和负荷侧直流化趋势明显,配用电系统面临电压双向越限、变电站潮流反送等问题,系统分布式新能源承载能力和潮流调控能力受到严峻挑战。相比于传统配用电系统,直流配用电系统运行更加平稳并且具备灵活功率互济和潮流控制能力。随着用户对供电可靠性和供电质量要求的进一步提升,直流配用电技术为电力系统可再生能源的有效接纳、发-储-用灵活协调提供了新的发展契机。然而,当前直流配用电还处于初级发展阶段,虽然已经有部分代表性示范工程投运,但仍然有许多新的技术挑战亟须解决,基于直流配用电系统开展运行控制关键技术研究具有重要意义。

    2025年01期 v.42;No.290 2+1页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K]
  • 基于直流母线电压带的光伏-充电桩-建筑微电网控制

    梁博远;刘效辰;刘晓华;张涛;王骅;李志江;刘加根;

    面向“双碳”目标,建筑是发展分布式光伏与电动汽车有序充电的重要场景。大量光伏与充电桩接入建筑配电系统,给城市低压配电网带来了巨大的增容压力。为此,提出了一种面向城市更新需求的建筑直流微电网控制方法。将柔性直流充电桩与分布式光伏连接组成直流微电网,通过充电桩功率主动调节优先消纳光伏,再将直流微电网接入建筑交流配电系统,实现与电网友好的交直流系统能量互济。该系统采用基于直流母线电压带的分散式控制方法,各变换器独立检测直流母线电压从而决定运行模式。最后通过模拟仿真验证了该方法在暂态以及全年运行中的有效性。该方法可在不额外增加建筑配电系统容量和储能设备的条件下,保障车辆充电需求并提高分布式光伏消纳率。

    2025年01期 v.42;No.290 3-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2523K]
  • 基于暂态电流波形拟合的直流微电网故障定位方法

    于泽学;张雨宁;占柠;郝治国;王挺;

    直流微电网是未来电力系统的重要发展方向。为了加快故障恢复速度、减少用户停电时间,直流微电网的故障定位技术至关重要。提出了基于暂态电流波形拟合的直流微电网线路故障单端定位方法。该方法基于直流微电网的高频等效模型,推导出与故障距离和电阻有关的故障电流时域表达式,再通过对实测故障电流波形进行拟合,估计电流时域表达式中的未知参数,进而实现故障距离的精确估计。最后分别在基于MATLAB/Simulink的三端环状直流微电网仿真环境以及硬件测试环境下,对所提故障定位方法的可行性和有效性进行了充分验证,结果表明该方法具有较高的故障定位精度、速度和噪声鲁棒性。

    2025年01期 v.42;No.290 13-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 4003K]
  • 非最小相位零点对弱联接条件下电压源型变流器并网系统稳定性影响机理分析

    刘健芸;吴广禄;王姗姗;谢依帆;尹睿;

    右半平面(right half plane,RHP)零点诱发的非最小相位响应会显著恶化控制系统的动态性能。构建了电压源型换流器并网系统的单输入单输出(single-input single-output,SISO)传递函数模型,揭示了弱联接条件下并网系统在整流/逆变运行模式、电网阻抗及运行状态等对RHP零点产生机制的影响机理,探明了SISO开环传递函数RHP零点与其非最小相位动态的关联机制,分析了并网系统RHP零点对锁相环等控制带宽的作用规律。基于MATLAB/Simulink验证了分析的正确性。

    2025年01期 v.42;No.290 24-33+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 4211K]
  • 基于电压补偿的直流微电网SOC均衡控制策略

    尹聪聪;王大治;刘博;张千一;高家元;赵晋斌;

    储能系统是直流微电网的关键组成部分,针对多个储能单元荷电状态(state of charge,SOC)不一致产生的过充或过放问题,提出了一种具有电压补偿的SOC均衡控制策略。该方法在下垂控制中引入一个与SOC有关的补偿函数,且能根据SOC的变化进行动态调整,从而改变储能变流器输出电流的大小,实现SOC均衡和负荷电流的合理分配。最后通过对比试验验证了该方法的有效性,与传统方法相比,能够更加快速实现SOC的均衡,确保直流微电网的稳定运行。

    2025年01期 v.42;No.290 34-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 6941K]
  • 分布式光伏直流汇聚接入拓扑及多级协同控制策略

    周琦;袁宇波;张宸宇;刘建;刘瑞煌;王鑫达;

    为了解决大规模分布式光伏接入给配电网带来的倒送重过载问题,从接入方式出发,提出分布式光伏直流汇聚接入方案及多级协同控制策略。该方案相比于常规的交流接入方案可进一步降低投资成本,增加光伏接入半径,同时避免了电能质量问题。该控制策略与最大功率点跟踪方式不同,当分布式光伏大发时,并网变换器转变为恒功率控制模式,限制并网变换器的输出功率,同时分布式光伏变换器采用电压-功率下垂控制策略,维持直流母线电压在可控范围内,实现了分布式光伏的可调可控。仿真结果表明,所提的多级协调控制策略具有良好的暂稳态控制性能,可保证直流母线电压的稳定,同时根据下垂系数对不同分布式光伏输出功率进行灵活控制,保证了输出功率在可控范围之内,对后续农村地区分布式光伏的并网提供了理论参考。

    2025年01期 v.42;No.290 43-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2827K]
  • 面向海上风电直流汇聚的四象限DC/DC变换器反向运行策略

    张帅;王辉;李欢;王成;张涛;李庆民;

    直流汇聚与远距离传输并网的海上风电全直流系统与交流系统相比具有诸多优点,但目前尚有系统拓扑、运维及可靠性等诸多问题未解决。直流汇聚系统现有方案故障恢复与黑启动需要的能量多依赖于独立的反向拓扑,增大了运行成本。利用提出的新型四象限隔离型DC/DC变换器拓扑的自身特性,提出和设计实现了拓扑反向重构与能量传输,为风场故障恢复与黑启动提供了低成本辅助方案。该拓扑利用反并联晶闸管构成串联谐振DC/DC变换器二次侧电路,可实现DC/DC变换器的四象限运行。首先,重点分析了拓扑反向运行模式工作原理及参数关系,并设计了反向电压闭环控制策略。其次,利用分段状态空间方程得到变换器在电感电流连续模式(continuous current mode,CCM)以及2种电感电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下的谐振变量时域表达式,并利用其获得反向运行时的谐振电流应力。通过时域分析法和功率守恒推导了电压增益与品质因数、开关频率之间的数学关系,划分了反向运行时的5种工况,并设计了控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及样机实验验证了反向运行策略的有效性。

    2025年01期 v.42;No.290 52-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 4102K]
  • 光储直柔建筑电梯直流化研究与应用实践

    袁金荣;赵志刚;冯云;黄毅翔;黄猛;于凤国;

    我国“3060”碳达峰、碳中和愿景的践行正牵引千行百业绿色经济转型,其中建筑能源系统的转型成为关键之一。聚焦于光储直柔建筑中电梯的直流化技术,探讨其在节能减碳及产业提质方面的潜力和实践应用价值。电梯作为建筑内仅次于空调的能耗大户,其能耗约占建筑总能耗的15%,特别是高层建筑能耗占比更高。推动电梯直流化,提高其运行能效水平、能量回收效益和安全可靠性,对于构建低碳、高效的建筑光储直柔新型能源系统具有重要意义。首先,概述了电梯直流化技术的研究现状,分析了中国电梯法规和标准要求,为电梯直流化提供了法规遵循和技术参考建议框架。同时,提出了一种直流电梯设计方案,并通过在珠海光伏未来屋直流社区搭建直流电梯实例进行了详细的实证运行应用分析。结果表明,直流电梯在不同载重和运行状态下均能表现出良好的节能效果、运行稳定性和电网友好性。最后,给出了电梯直流化升级对原有安全回路和控制逻辑的变更影响评估,总结了宽范围供电电压下的强稳定运行能力、馈能型变流器应用带来的系统效率提升等优势。展望未来,直流电梯技术有望开辟电梯产业绿色低碳发展与提质增效新赛道,在别墅、城市更新、低/零碳建筑、老旧小区加装电梯等场景中得到广泛应用,为建筑光储直柔系统的全面实现提供支持。

    2025年01期 v.42;No.290 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2196K]
  • 考虑碳排放优化的多层随机模型预测的配电网新能源电压控制方法

    宋美琪;李洪全;武浩;范岳;张鹏;商和龙;丁浩;范宏进;

    “电力零碳”是实现“双碳”目标的重要支撑,采用可再生能源发电是实现“电力零碳”的重要举措。电力高比例可再生能源接入配电网给配电网电压控制带来了巨大挑战。同时,风能场站等可再生能源具有高随机性和间歇性等特点,传统电压控制方法在高比例可再生能源渗透的情景下无法取得满意的控制效果。为解决以上电压控制问题,提出了一种基于双层随机模型预测控制的电压控制方法。在所提方法中,变压器和并联电容在上层以小时为周期进行控制,而下层控制器以15 min为控制周期对分布式发电(distributed generation,DG)的输出进行调节。所提方法综合了模型预测控制和随机优化的优点,能实现有效的电压控制效果,并降低碳排放。基于改进IEEE 33节点系统中的仿真结果表明,所提方法能有效协调不同的电压调节设备,在高随机性可再生能源渗透下能取得良好的电压控制效果,保证配电网运行的经济性,有效降低配电网络运行的碳排放。

    2025年01期 v.42;No.290 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2768K]

配电

  • 基于贝叶斯网络的智能变电站二次系统可靠性评估与动态更新方法

    付威;甘子松;闫云琦;陈颖;晋龙兴;朱丹龙;

    实时、准确获取变电站设备可靠性参数对变电站及电力系统的安全稳定运行具有重要意义。针对智能变电站二次拓扑结构复杂、可靠性评估难以自动实现的问题,建立基于贝叶斯网络的可靠性实时演算模型,实现对二次设备和系统可靠性的准确评估。首先,基于变电站配置描述(substation configuration description,SCD)文件描述的面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)网络和物理网络拓扑,建立表征变电站二次回路信息-物理系统的贝叶斯网络,刻画通信网络和GOOSE网络的耦合影响机制。然后,基于告警信息的语义分析,提出基于设备告警的节点状态更新机制。最后,利用贝叶斯网络的双向推理特性,综合考虑后验概率和设备老化导致的可靠性变化,总结可靠性动态更新计算方法。算例分析表明所提方法可以实现系统信息-物理耦合功能可靠性的动态评估,正确识别系统检修、设备故障的影响范围,并根据系统告警信息动态更新系统可靠性参数,适用于智能变电站二次系统长期运行可靠性评估。

    2025年01期 v.42;No.290 79-85+95页 [查看摘要][在线阅读][下载 2054K]
  • 基于可达性与改进和声算法的高比例DG交直流配电网可靠性评估

    樊文婷;白牧可;刘敬敬;张立梅;

    高比例分布式电源(distributed generation,DG)与冲击负荷的接入及电力电子设备的广泛应用,使配电网动态、交直流共存特性更加明显,给配电网可靠性评估带来新的挑战。综合考虑负荷优先级和孤岛功率平衡,提出了基于可达性与改进和声算法的配电网可靠性评估。以高比例DG交直流配电网孤岛划分特征分析为基础,基于可达性和并行随机广度优先及深度优先搜索算法生成由含单DG和多DG孤岛构成的候选解集。通过构建重要负荷恢复量最大和孤岛功率不平衡最小的多目标模型,采用改进和声算法优化求解孤岛的Pareto解集,并基于直觉模糊TOPSIS决策分析得到最优孤岛。在此基础上,考虑不确定性因素的影响,并结合高比例DG交直流配电网的特征,构建了含单DG孤岛、多DG孤岛的可靠性计算模型。以改进RBTS BUS6F4系统进行仿真,结果表明所建目标体现了重要负荷恢复量和孤岛功率不平衡量的折中,所提求解方法提高了孤岛划分效率,所提可靠性模型适用于含高比例DG的交直流配电网。

    2025年01期 v.42;No.290 86-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 4227K]

用电

  • 面向服务区能源系统经济运行的电动汽车充电负荷调度导向预测策略

    陆旭东;张晓峰;商淑杰;贺雅楠;束娜;

    公路交通作为碳排放和能源消耗的重要领域,其绿色化转型和能源可持续发展已成为迫切需求。随着电动汽车(electric vehicles, EV)的快速普及,建设高速服务区综合能源系统对于实现公路用能绿色化具有重要意义。高速服务区交通-综合能源系统(transportation-integrated energy system, TIES)的经济运行依赖于准确的日前负荷预测。然而,电动汽车充电负荷的日益增长为TIES的负荷预测及其经济运行优化带来了新的挑战。以最小化统计误差为目标的负荷预测模型难以确保TIES的能源调度结果的最优性。提出了一种以服务区经济运行为导向的含电动汽车充电负荷的预测策略,旨在降低能源调度成本。该策略以深度多层感知器作为基础学习器,结合日期和充电价格信息构建特征工程和含电动汽车充电负荷的预测模型。进一步,通过分析TIES两阶段能源调度问题的特性,提出了一种具有时间不对称和正负偏差不对称的负荷预测微损失函数,将最优调度问题的误差灵敏度融入预测模型中,以优化不同时段的预测误差分布。以江苏某地区电动汽车负荷数据集进行仿真,验证所提方法可以有效降低TIES用能成本,提升用能经济性。

    2025年01期 v.42;No.290 96-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 3814K]

新能源

  • 基于耦合特征和改进随机森林的非侵入式农业负荷辨识

    刘俊雨;白牧可;张立梅;

    随着高比例新能源和多元负荷的不断接入,配电网呈现出动态变化和交直流混合运行的特性,农业负荷类型的增加和负荷辨识问题对配电网智慧农业的实施提出了新挑战。提出了一种结合耦合特征和改进随机森林算法的非侵入式农业负荷辨识方法。针对智慧农业当中负荷类型的多样性,分析了卷帘机、抽水泵、水平循环风扇等典型农业负荷的暂态特征与稳态特征,并结合农村分布式光伏发电数据,通过形态相似性分析提取了具有时间序列相关性的农业负荷耦合特征。基于历史负荷数据和特征,构造了样本矩阵作为随机森林算法的输入,并通过改进Bootstrap抽样、引入最优特征子集构造分类回归树(classification and regression tree,CART)决策树,以及基于负荷种类进行重复投票机制,构建了改进随机森林算法的农业负荷辨识架构。建立了准确率评价指标,通过仿真分析验证所提方法的有效性,并分析了关键参数对算法性能的影响。仿真结果表明,所提方法的准确率达到了98.96%,在辨识效率上相较其他算法有明显提升。

    2025年01期 v.42;No.290 106-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 14766K]

  • 征文:特别策划专题 数字化与智能化双驱动下新型配电系统边缘运行控制

    <正>2024年2月,国家发展和改革委员会、国家能源局发布《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》(发改能源[2024]187号),提出“到2030年,基本完成配电网柔性化、智能化、数字化转型,实现主配微网多级协同、海量资源聚合互动、多元用户即插即用,有效促进分布式智能电网与大电网融合发展,较好满足分布式电源、新型储能及各类新业态发展需求,为建成覆盖广泛、规模适度、结构合理、功能完善的高质量充电基础设施体系提供有力支撑,以高水平电气化推动实现非化石能源消费目标。”数字技术的发展已经渗透到能源革命的各个领域,随着先进数字技术的深度融合,数字配电系统蓬勃发展。以边缘计算、云计算为代表的先进数字技术构建起新型配电系统的核心算力支撑平台,为区块链、物联网、大数据分析等数字化技术的部署应用奠定基础,从而在数字空间中不断创造出新型配电系统精细化分析与控制的新可能。同时,在分布式能源及电动汽车快速发展的背景下,配电系统向更加智能化的方向发展,将更有效地实现对配电系统的实时监测及资源灵活调控。新型配电系统同时呈现出数字化与智能化的趋势,迫切需要研究数字化与智能化双驱动下新型配电系统边缘运行控制技术,从而进一步提高供电可靠性和电能质量,推动能源绿色低碳高质量发展。

    2025年01期 v.42;No.290 3页 [查看摘要][在线阅读][下载 274K]
  • 欢迎订阅2025年《供用电》

    <正>《供用电》是由国家电网有限公司主管,英大传媒(上海)有限公司、国网上海市电力公司共同主办的中文核心期刊、中国科技核心期刊。《供用电》创刊于1984年,是国内配用电领域的专业技术期刊。期刊定位:面向科研院所、高等院校、电网企业、设备制造企业等单位的配电与用电专业领域的科研技术人员及管理人员。欢迎广大专业人士关注和订阅《供用电》期刊!

    2025年01期 v.42;No.290 118页 [查看摘要][在线阅读][下载 10413K]
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